触摸屏驱动电路及含有该触摸屏驱动电路的触摸传感装置的制作方法

本发明的示例性实施方案涉及触摸屏驱动电路及含有该触摸屏驱动电路的触摸传感装置。本发明的示例性实施方案尤其涉及一种能够低成本地驱动触摸屏的触摸屏驱动电路，以及含有该触摸屏驱动电路的触摸传感装置。

背景技术：

通常情况下，各种电气和电子装置设置具有用户界面(ui)，使得用户可以与其进行交互，因此用户可以容易地根据需要控制这些装置。用户界面的例子包括小型按键、键盘、鼠标、屏幕菜单式调节方式(osd)和具有红外通信功能或者射频通信功能的远程控制器。为了增强用户的感知性和处理方便性，用户界面技术在不断地发展。已开发的用户界面包括触摸用户界面、语音识别用户界面、3d用户界面等。

作为用于实现触摸用户界面的触摸屏装置的一个例子，可以分别识别多点触摸的互电容式触摸屏装置变得越来越普遍。

互电容式触摸屏装置包括触摸屏面板，该触摸屏面板含有驱动线路、与驱动线路交叉的感应线路，以及设置在驱动线路、感应线路交叉点的触摸传感器。每一个触摸传感器都有互电容。触摸屏装置感测每一个触摸传感器在触摸前和触摸后的电荷变化，以确定导电材料的触摸或者非触摸和触摸位置。触摸屏装置通过以下方法计算触摸坐标：向触摸屏面板的驱动线路提供驱动脉冲，将通过感应线路接收到的触摸传感器的电荷变化转变为触摸原始数据，将触摸原始数据作为数字数据并分析该触摸原始数据。

用于驱动互电容法触摸屏的触摸屏驱动电路向驱动线路提供刺激信号，与此同时，该触摸屏驱动电路通过感应线路接收传感器节点的电压变化。触摸屏驱动电路检测触摸前和触摸后在传感器节点上的电压变化，以确定是否在触摸屏上触摸导电材料以及触摸位置。触摸屏驱动电路被集成到一个称为读出集成电路(roic)的集成电路上，并连接至触摸屏。

一般地，触摸屏与集成电路相连。该集成电路包括与驱动线路相连的用于向驱动线路提供刺激信号的驱动通道模块和与感应线路相连的感应通道模块，感应通道模块用于接收通过感应线路接收到的传感器节点电压。为了感测触摸屏上的所有传感器节点，集成电路包括数量多于触摸屏上的驱动线路的发送通道和数量多于触摸屏上的感应线路的接收通道。

由于触摸屏的尺寸和分辨率在增加，发送通道和接收通道的数量也在随之增加。因此，当触摸屏的尺寸和分辨率增加时，集成电路需要为触摸屏进行新的开发。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种触摸屏驱动电路，其通过为触摸屏驱动电路采用mipi接口来驱动触摸屏与mipi接口连接从而能够低成本地驱动触摸屏，所述mipi接口设置在ap芯片中，而ap芯片要比现场可编程门阵列(fpga)更便宜。

本发明的另一个目的在于提供一种含有上述触摸屏驱动电路的触摸传感装置。

为了实现本发明的一个目的，根据示例性实施例提供一种触摸屏驱动电路。

为了实现本发明的一个目的，根据一个示例性实施例，一种触摸屏驱动电路包括rx驱动电路；相机串行接口(csi)发射器和相机控制接口(cci)从动装置。所述rx驱动电路分别与触摸屏的感应线路相连。所述rx驱动电路感测传感器节点的电压，并将其转换成感测数据。所述相机串行接口(csi)发射器通过多个数据通道将所述感测数据发送到应用处理器芯片。所述相机控制接口(cci)从动装置连接至i2c总线上的应用处理器芯片，用于控制csi发射器。

在一个实施例中，所述rx驱动电路、csi发射器和cci从动装置可以在一个芯片上实现。

在一个实施例中，所述触摸屏驱动电路可以进一步包括一个分别与触摸屏的驱动线路相连的tx驱动电路，该tx驱动电路向驱动线路提供高逻辑电压的驱动脉冲。

在一个实施例中，所述rx驱动电路，csi发射器，cci从动装置和tx驱动电路可以在一个芯片上实现。

为了实现本发明的另一个目的，触摸传感装置包括触摸屏，该触摸屏包括多条驱动线路和多条感应线路；至少一个分别与感应线路相连的触摸屏驱动电路，用于接收感应信号；通过mipi与触摸屏驱动电路连接的应用处理器(ap)芯片，用于接收传感信号，该ap芯片基于感应信号检测触摸屏上的接触位置。

在一个实施例中，该触摸屏驱动电路可以包括相机串行接口(csi)发射器，该ap芯片包括csi接收器。在这种情况下，csi发射器和csi接收器可以通过数据通道和单向时钟通道彼此相连。

在一个实施例中，数据通道的数量可以为四对，时钟通道的数量可以为一对，以及触摸屏驱动电路的数量可以为四个。

在一个实施例中，每一个触摸屏被分成四个，相应地，每个触摸屏驱动电路可以接收感应信号。

在一个实施例中，感应信号可以通过数据通道传送到ap芯片的sci接收器。

在一个实施例中，ap芯片可以包括相机控制接口(cci)主控装置，触摸屏驱动电路可以包括cci从动装置。在这种情况下，cci主控装置和cci从动装置可以在i2c总线上互相连接。

在一个实施例中，该ap芯片可以设置i2c、spi和uart三者之一的触摸屏驱动电路。

在一个实施例中，该ap芯片可以与i2c、spi和uart三者之一的触摸屏驱动电路同步。

在一个实施例中，该ap芯片可以通过usb连接到主机系统。

在一个实施例中，触摸屏可以被分成至少两个触摸区域。在这种情况下，触摸屏驱动电路的数量可以与触摸区域的数量相同。

在一个实施例中，该触摸屏驱动电路可以进一步包括分别与触摸屏的驱动线路相连的tx驱动电路，用于向驱动线路提供高逻辑电压的驱动脉冲。

在一个实施例中，所述触摸传感装置可以进一步包括分别与触摸屏的驱动线路相连的tx驱动电路，用于向驱动线路提供高逻辑电压的驱动脉。在这种情况下，该tx驱动电路可以在芯片上实现。

根据所述的触摸屏触摸屏驱动电路和含有该触摸屏驱动电路的触摸传感装置，本发明通过在触摸屏驱动电路上使用mipi接口，驱动触摸屏与mipi接口连接，该接口由价格比现场可编程门阵列(fpga)便宜的ap芯片提供，从而低成本地驱动触摸屏。

附图说明

本发明的以上及其他特征与各个方面将在更详细的实施例说明中，并参照附图而变得更加清楚，其中：

图1是对应于本发明一个示例性实施例示出的触摸感应装置的框图；

图2是对应于图1中所示的触摸屏驱动电路的触摸区域的概念图；

图3是触摸屏驱动电路和图1中所示的应用处理器芯片的框图；

图4a是图3中所示的应用处理器芯片的框图；

图4b是图3中所示的一个实施例的触摸屏驱动电路的框图；

图5是图3中所示的另一个实施例的触摸屏驱动电路的框图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例，并参照附图，对本发明进行进一步详细说明。但需要说明的是，本发明可以通过许多不同形式进行实施，不应理解为对本发明实施例的限定。相反，提供这些实施例将使本发明公开地彻底和完整，并且将充分地传达本发明的范围给本领域技术人员。

当元件或层被称为“覆盖在”，“连接到”或“耦合到”另一元件或层时，可以理解为它直接覆盖、连接或耦合到另一个元件或层，或者存在中间元件或层。相反，当元件或层被称为“直接覆盖在”、“直接连接到”或“直接耦合到”另一个元件或层时，不存在中间元件或层。相同的标号指代相同的元件。如文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任意组合和所有组合。

虽然“第一”、“第二”、“第三”等术语可能在文中被用于描述各种元件、零件、区域、层和/或部件，但是这些术语不应理解为对这些元件、零件、区域、层和/或部件的限定。这些术语仅用于区别各个元件、零件、区域、层和/或部件。因此，下文所述的“第一”元件、零件、区域、层和/或部件在不偏离本发明教导的情况下同样也可以被称为“第二”部件。

诸如“在…之下”，“在…下面”，“下方的”，“在…之上”，“上方的”等空间相关的术语在文中可以用于简要描述图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。可以理解为空间相关的术语意在包含除了附图中描述的方位之外在使用或操作中装置的其他不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，此时被描述为在其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将位于它们的“上方”。因此，示例性术语“下面”可以包括上方和下方两个方位。装置可以被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，并对在这里使用的空间相关的描述进行相应的解释。

文中使用的术语仅为了达到描述特定实施例的目的，不应理解为对本发明的限定。如文中所用，单数形式也意图包括复数形式，除非上下文清楚地补充说明。本说明书中使用的术语“包括”可以进一步理解为特指所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组件。

本发明的实施例在这里将通过参照本发明的理想化实施例(和中间结构)的示意剖面图来进行描述。因此，例如由于制造技术和/或公差导致的图示形状变化是可以预期的。所以，本发明的是实施例不局限于本说明书中展示的特定形状，而应该包括由于如制造工艺等所导致的形状偏差。例如，具有矩形形态的注入区域在其边缘处通常具有圆形或弯曲的特征和/或注入浓度的梯度，而不是从注入到非注入区的二元变化。同样的，通过注入形成的埋藏区可以在注入发生的埋藏区域表面之间形成一些该区域的注入。因此，附图中所示的区域是示意性的，它们的形状并非指示装置某区域的真实形状，且不应当理解为对本发明范围的限定。

除非另外说明，本说明书中使用的所有术语(包括技术术语与科学术语)具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的一样的含义。可以进一步理解为，诸如在常用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关领域上下文一致的含义，除非在此明确定义，否则不应当以理想化或过于正式的意义来解释。

以下参考附图对本发明进行详细地说明。

图1是对应于本发明一个示例性实施例示出的触摸感应装置的框图。

参照图1，一种对应于本发明示例性实施例的触摸传感装置包括触摸屏100，至少一个触摸屏驱动电路200和应用处理器芯片(以下简称ap芯片)300。触摸传感装置设置在显示装置上。显示装置可以基于平板显示元件而实现，例如液晶显示器(lcd)，场发射显示器(fed)，等离子体显示面板(pdp)，有机发光显示器(oled)，电泳(epd)等。

触摸屏100包括多条驱动线路，多条感应线路和多个传感器节点。感应线路可以与驱动线路交叉。传感器节点可以位于驱动线路与感应线路的交叉点。

触摸屏驱动电路200包括读出集成电路(roic)，其与触摸屏100的每条感应线路相连，用于接收感应信号。

roic包括tx驱动电路和rx驱动电路。roic向驱动线路提供具有高逻辑电压的驱动脉冲，并通过感应线路感测传感器节点的电压，从而将其转换成数字数据。

tx驱动电路响应于由ap芯片300提供的参考时钟refclk，向驱动线路提供具有高逻辑电压的驱动脉冲。响应于参考时钟refclk，该rx驱动电路对通过感应线路接收到的传感器节点的电压进行采样，并将传感器节点的电压转换成接触数据tdata(作为数字数据)。

图1描述了触摸屏驱动电路200的数量是四个，但是，触摸屏驱动电路200的数量也可以少于三或者多于五。也就是说，四个触摸屏驱动电路可以通过将触摸屏100分为四个触摸区域来驱动触摸屏100。可选地，三个触摸屏驱动电路可以通过将触摸屏100分为四个触摸区域来驱动触摸屏100。

该ap芯片300通过接口连接至触摸屏驱动电路200，例如i2c、串行外设接口(spi)和系统总线等，以通过移动产业处理器接口(mipi)接收来自触摸屏驱动电路200的感应信号，并基于感应信号检测触摸屏100上的触摸位置。

该ap芯片300同时发送参考时钟refclk到触摸屏驱动电路200的tx驱动电路和rx驱动电路，以同步tx驱动电路的输出时间和rx驱动电路的采样和数字转换时间。

可以将至少存取两个缓冲存储器的直接存储器访问(以下简称dma)电路(未图示)嵌入到ap芯片300上。通过采用dma电路，该ap芯片300将接收自rx驱动电路的第(m+1)帧周期的触摸原始数据(其中，m是自然数)存储在缓冲存储器中；与此同时，读取来自另一个缓冲存储器的触摸原始数据，以输出包括第m帧周期的接触位置信息在内的触摸坐标数据，该缓冲存储器存储有m帧周期的触摸原始数据，该触摸坐标数据通过预设的触摸识别算法分析第m帧周期的触摸原始数据得到。

触摸坐标数据被发送至外部主机系统。因此，当感测到第(m+1)帧周期的传感器节点的电压时，ap芯片300可以通过执行触摸识别算法程序估算第m帧周期的触摸位置，从而减少触摸屏的总感测时间，以及提高触摸回报率。

主机系统可以与外部视频源设备连接，并从该视频源设备接收图像数据，例如导航系统、机顶盒、dvd播放器、蓝光播放器、个人计算机(pc)、家庭影院系统、广播接收器、电话系统等。当从ap芯片300接收到触摸坐标数据时，该主机系统结合触摸坐标值来执行应用程序。

通常情况下，ap芯片通过mipi接口串接相机模块。亦即，ap芯片可以采用相机数据进行h.264编码和解码。

可选地，在触摸屏上产生的触摸数据可以认为是灰度级的二维图像数据。因此，在本发明的实施例中，ap芯片300处理触摸数据。也就是说，在vga图像中，相机处理[640x480]x3位rgb或ycbcr的数据。另一方面，即使触摸屏的尺寸为100英寸，需要处理的数据是灰度级的小于[320x240]x1位qvga。因此，可以在ap芯片300上处理触摸数据。

进一步地，在具有四个通道的mipi上，当roic分别与每个通道相连时，最多有四个roic连接至ap芯片300，从而驱动中型或者大型尺寸的触摸屏100，并且可以对数据进行处理。即，由于四个roic均与一个ap芯片300相连，因此从而驱动中型或者大型尺寸的触摸屏100，并且可以对数据进行处理。

图2是对应于图1中所示的触摸屏驱动电路的触摸区域的概念图。

参照图1和图2，触摸屏100分为第一触摸区域110、第二触摸区域120、第三触摸区域130和第四触摸区域140。

每一个第一到第四触摸区域110、120、130和140对应于触摸屏驱动电路200。

第一roic210对应于第一触摸区域(110)，第二roic220对应于第二触摸区域(120)，第三roic230对应于第三触摸区域(130)，以及一个第四roic240对应于第四触摸区域(140)。

图3是图1中所示的触摸屏驱动电路和应用处理器ap芯片(300)的框图。为了便于说明，以下对第一触摸屏驱动电路210和第二触摸屏驱动电路220进行说明。

参照图3，第一触摸屏驱动电路210包括第一roic212，第一相机串行接口(以下简称为csi)发射器216和第一相机控制接口(以下简称为cci)从动装置218。

该第一roic212包括第一tx驱动电路213和第一rx驱动电路214。第一tx驱动电路213分别与触摸屏的每条驱动线路相连，用于向驱动线路提供高逻辑电压的驱动脉冲。第一rx驱动电路214分别与触摸屏的每条感应线路相连。第一rx驱动电路214感测传感器节点的电压，以将其转换成感测数据。在本发明的一个实施例中，第一tx驱动电路213和第一rx驱动电路214接收参考时钟refclk，以与参考时钟refclk同步。因此，通过同一个参考时钟refclk将向驱动线路提供驱动脉冲的时间、对传感器节点压力进行采样的时间、以及将传感器节点的采样电压转换成数字数据的时间实现同步。

第一csi发射器216通过多个数据通道将感测数据传送至ap芯片300。

第一cci从动装置218与i2c总线上的ap芯片300相连，用于控制第一csi发射器216。

第二触摸屏驱动电路220包括第二roic222，第二csi发射器226和第二cci从动装置228。

第二roic222包括第二tx驱动电路223和第二rx驱动电路224。第二tx驱动电路223分别与触摸屏的每条驱动线路相连，用于向驱动线路提供高逻辑电压的驱动脉冲。第二rx驱动电路224分别与触摸屏的每条感应线路相连。第二rx驱动电路224感测传感器节点的电压，以将其转换成感测数据。在本发明的一个实施例中，第二tx驱动电路223和第二rx驱动电路224接收参考时钟refclk，以与参考时钟refclk同步。因此，通过同一个参考时钟refclk将向驱动线路提供驱动脉冲的时间、对传感器节点压力进行采样的时间、以及将传感器节点的采样电压转换成数字数据的时间实现同步。

第二csi发射器226通过多个数据通道将感测数据传送至ap芯片300。

第二cci从动装置228与i2c总线上的ap芯片300相连，用于控制第二csi发射器226。

ap芯片300包括第一接口部件310，第二接口部件320和触摸坐标计算部件330。通常地，ap芯片300与显示装置相连，以提供用于显示图像的图像数据，ap芯片300还与相机装置相连，用于接收拍摄的图像数据。具体地，ap芯片300通过mipi接口与相机设备相连。

在本实施例中，ap芯片300与第一roic210相连，用于接收由第一roic210提供的触摸数据，从而在计算触摸坐标时发挥作用。另外，ap芯片300与第二roic220相连，用于接收由第二roic220提供的触摸数据，该触摸数据在计算触摸坐标时发挥作用。

第一接口部件310包括第一csi接收器312和第一cci主控装置314。

第一csi接收器312通过mipi与第一csi发射器216相连，用于接收由第一csi发射器216提供的感测数据。

第一cci主控装置314与i2c总线上的第一roic210相连，用于向第一roic210提供各种控制信号。第一cci主控装置314通过scl终端向第一roic210的第一cci从动装置218发射时钟信号。而且，第一cci主控装置314通过sda终端向第一roic210的第一cci从动装置218发射数据信号或者通过sda终端自第一roic210的第一cci从动装置218接收数据信号。

第二csi接收器322通过mipi与第二csi发射器226相连，用于接收由第二csi发射器226提供的感测数据。

第二cci主控装置324与i2c总线上的第二roic220相连，用于向第二roic220提供各种控制信号。第二cci主控装置324通过scl终端向第二roic220的第二cci从动装置228发射时钟信号。而且，第二cci主控装置324通过sda终端向第二roic220的第二cci从动装置228发射数据信号或者通过sda终端自第二roic220的第二cci从动装置228接收数据信号。

第二cci主控装置324与i2c总线上的第二roic220相连，用于向第二roic220提供各种控制信号。第二cci主控装置324通过scl终端向第二roic220的第二cci从动装置228发射时钟信号。而且，第二cci主控装置324通过sda终端向第二roic220的第二cci从动装置228发射数据信号或者通过sda终端自第二roic220的第二cci从动装置228接收数据信号。

触摸坐标计算部件330基于由第一csi接收器312或者第二csi接收器322提供的感测数据计算触摸屏上的触摸坐标。

图4a是图3中所示的应用处理器芯片的框图。

参照图4a，第一触摸屏驱动电路210包括roic212，csi发射器216和cci从动装置218。

roic212包括第一移位寄存器212a，第二移位寄存器212b，数据采样电路212c，模拟-数字转换器(adc)212d和中断生成电路212e。

在图4a中，第一移位寄存器212a起到tx驱动电路的作用。即，第一移位寄存器212a向驱动线路提供响应于参考时钟refclk的具有顺序延迟相位的驱动脉冲。

第二移位寄存器212b，数据采样电路212c，adc212d和中断生成电路212e起到rx驱动电路的作用。

响应于参考时钟refclk，第二移位寄存器212b将具有顺序延迟相位的低逻辑电压的感应脉冲输出至adc212d。

响应于低逻辑电压的感应脉冲和对传感器节点电压的采样，数据采样电路212c将通过感应线路接收到的传感器节点电压充电至采样电容器(图中未示出)。

响应于低逻辑电压的感应脉冲，adc212d将传感器节点的采样电压转变为触摸原始数据tdata，并将触摸原始数据tdata输出至与中断信号irq同步的csi发射器216。

csi发射器216包括多个数据终端data1+、data1-、data2+、data2-、……、datan+和datan-，以及多个时钟终端clock+和cclock-，csi发射器216将触摸原始数据发射至采用mipi接口方式与其连接的ap芯片300。

cci从动装置218包括scl终端和sda终端，用于与i2c总线上的ap芯片300相连。

图4b是图3中所示的应用处理器芯片的框图。

参照图4b，应用处理器芯片300包括csi接收器310，cci主控装置320，缓冲存储器340，存储控制器350和触摸坐标计算电路360。缓冲存储器340和存储控制器350可以定义为直接存储器访问(dma)电路。

csi接收器310包括多个数据终端data1+、data1-、data2+、data2-、……、datan+和datan-，以及多个时钟终端clock+和cclock-，csi接收器310接收来自于触摸屏驱动电路的roic212的触摸原始数据。

cci主控装置320包括scl终端和sda终端，用于与i2c总线上的触摸屏驱动电路的roic212相连。

在存储控制器350的控制下，缓冲存储器340一帧一帧地依次存储触摸原始数据，例如缓冲存储器。

响应于来自rx驱动线路的中断生成电路212e的中断信号(irq)，存储控制器控制缓冲存储器的读取操作和写入操作。

触摸坐标计算电路360通过执行预设的触摸识别算法程序，分析存储在缓冲存储器340中第(m+1)帧周期的触摸原始数据(tdata)，然后计算触摸位置的坐标。触摸识别算法可以是本领域的公知常识。触摸坐标计算电路360向外部主机系统发射通过触摸识别算法程序计算得到的触摸坐标数据(hidxy)。

图5是图3中所示的另一个实施例的触摸屏驱动电路的框图

参照图5，触摸屏电路包括第一驱动芯片510和第二驱动芯片520。

第一驱动芯片510包括第一移位寄存器512。第一移位寄存器512起到tx驱动电路的作用。也就是说，第一移位寄存器212a向驱动线路提供响应于参考时钟refclk的具有顺序延迟相位的驱动脉冲。

第二驱动芯片520包括roic522，csi发射器524和cci从动装置526。

roic522包括第二移位寄存器522a，数据采样电路522b，adc522c和中断生成电路522d。

第二移位寄存器522a，数据采样电路522b，adc522c和中断生成电路522d可以起到rx驱动电路的作用。

响应于参考时钟refclk，第二移位寄存器522a将具有顺序延迟相位的低逻辑电压的感应脉冲输出至adc522c。

响应于低逻辑电压的感应脉冲和对传感器节点电压的采样，数据采样电路522b将通过感应线路接收到的传感器节点电压充电至采样电容器(图中未示出)

响应于低逻辑电压的感应脉冲，adc522c将传感器节点的采样电压转变为触摸原始数据tdata，并将触摸原始数据tdata输出至与中断信号irq同步的csi发射器524。

csi发射器524包括多个数据终端data1+、data1-、data2+、data2-、……、datan+和datan-，以及多个时钟终端clock+和cclock-，csi发射器524将触摸原始数据发射至采用mipi接口方式与其连接的ap芯片300。

cci从动装置526包括scl终端和sda终端，用于与i2c总线上的ap芯片300相连。

如上所述，由于ap芯片上的mipi的价格比现场可编程门列阵(fpga)便宜，本发明利用由ap芯片提供的mipi。一般地，mipi一帧一帧地分别接收红色图像数据、绿色图像数据和蓝色图像数据，并通过合成红、绿、蓝色图像数据而实现彩色图像。

本发明公开的mipi可以分别接收来自对应于不同区域的引出区域的触摸感应信号，还可以通过感知一个帧区域内的触摸感应信号而感应是否在任何位置上发生触摸。

除了已经描述的本发明实施例，需要进一步指出的是，所述领域的技术人员应当理解：在所附权利要求书界限所定义的本发明的精神和原则之内，可以对本发明进行各种修改。